酚醛树脂改性石墨_天然橡胶复合材料的性能.docxVIP

酚醛树脂改性石墨 / 天然橡胶复合材料的性能 瑾*何 燕，徐( 青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061)摘要: 采用酚醛树脂对石墨进行改性处理，制得改性石墨 / 天然橡胶( NＲ) 复合材料，采用扫描电子显微镜对石墨的微观形貌进行了表征，并对改性石墨 / NＲ 复合材料的性能进行了研究。结果表明，改性 石墨的表面粗糙度增加。改性石墨 / NＲ 复合材料在不同温度下的平均热 导 率 高 于 未 改 性 石 墨 / NＲ 复 合材料; 随着酚醛树脂含量的增大，复合材料导热性能有所降低。与未改性石墨 / NＲ 复合材料相比，改 性石墨 / NＲ 复合材料的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力和硬度增大，扯断伸长率和永久变形降低; 酚醛树 脂含量高的改性石墨 / NＲ 复合材料较酚醛树脂含量低的复合材料力学性能有所降低。关键词: 天然橡胶; 石墨; 酚醛树脂; 微观形貌; 热导率; 力学性能中图分类号: TQ 332文献标志码: B文章编号: 1000 － 1255( 2013) 05 － 0382 － 04石墨因其规整的片层结构、良好的导热性能而作为一种高热导率填料被广泛使用。但是由于 石墨的片层之间极易聚集，且表面光滑，含氧活性 基团少，结构度低，因而石墨在橡胶中的分散性不 好，与橡胶的结合能力差，增强性差［1 － 2］。石墨经化学改性处理后，表面能降低，聚集程度减小，表 面有机基团增多，使得其在橡胶中的分散性提高， 石墨间的相互接触增强。李 冬 冬 等［1］ 通 过 钛 酸酯偶联剂处理石墨，填充硅橡胶，发现改性后的石 墨改善了导热填料和胶料的相容性，石墨的分散 性提 高，硅 橡 胶的力学性能和导热性能提 高; Hatanaka等［3 － 4］用 钛 酸 酯偶联剂处理石墨，然 后填充三元乙丙橡胶，制得的导热橡胶复合材料热 导率高，且 成 型 性 好; 李 侃 社 等［5］ 用 钛 酸 酯 偶 联剂对石墨进行表面改性，制备的聚乙烯复合材料 导热系数高，力学性能好。本工作通过用酚醛树 脂包裹石墨表面对石墨进行改性，以期增加石墨 表面粗糙度，对改性石墨的结构进行了表征; 将酚 醛树脂改性石墨填充到天然橡胶( NＲ) 中，考察了久碳业有限公司产品。炭黑，牌号为 N 660，苏州宝化 炭黑有限公司产 品。 酚 醛 树 脂，牌 号 为PFM － C，常 州常京化学有限公司产品。无 水 乙 醇，莱阳经济技术开发区精细化工厂产品。其他均为市售品。1. 2试样制备基本配方( 质量份)NＲ 100，N 660 20，纳米ZnO 5，硬脂酸 2，陶土 60，硫黄 2. 6，改性石墨 30，防老剂 ＲD 1. 5，促进剂 NS 0. 6，松焦油 3，乙炔炭 黑 15。酚醛树脂改性石墨 将 500 mL 乙醇和酚醛 树脂 加入带有搅拌器的单口烧瓶 中，溶 解 约30 min，加入石墨，继续搅拌 2 h，然后进行旋转蒸 发，待乙醇蒸馏完毕后出料，普通烘干处理 8 h，粉碎后真空干燥处理待用。石墨与酚醛树脂的质量 比分别为 10 /1 和 5 /1。酚醛树脂改性石墨 / NＲ 复合材料 将 NＲ 置于 60 ℃ 德国 Haake 公司生产的 Haake 转矩流变 改性石墨 / NＲ 复合材料的性能。①收稿日期: 2013 － 03 － 18; 修订日期: 2013 － 05 － 21。作者简介: 何 燕 ( 1973—) ，女，山 东 潍 坊 人，博 士 研 究 生，教 授。主要从事新型高分子材料导热、热物性和温度场等方面 的相关研究，已发表论文 50 余篇，获省科技进步二等奖1 项。 基金项目: 青岛市科技计划基础研究 资 助 项 目［11 － 2 － 4 －3 － ( 13) － jch］。* 通讯联系人。①1实验部分1. 1原材料NＲ，国标 1# ，海南天然橡胶产业集团股份有 限公司产 品。微 晶 石 墨，15 μm，工 业 级，青 岛 持第 5 期何 燕等 . 酚醛树脂改性石墨 / 天然橡胶复合材料的性能·383·仪中，转速为 55 r / min，混炼约 3 min，加入各种小料混炼约 2 min，加入炭黑( N 660 和乙炔炭黑) 、 改性石墨等，混 炼 约 6 min 后 在 90 ℃ 左 右 排 胶。 胶料在双辊开炼机上加入硫黄后薄通下片。混炼 胶 在佳鑫电子设备科技有限公司生产的 HS100 T － FTMO － 90 型平板硫化机上硫化，硫化条 件为 143 ℃ × 10 MPa × 正硫化时间( t90 ) 。其中，未改性石墨 / NＲ 复合材料记为 0# 试样，石墨与酚 醛树脂质量 比 为 10 /1 和 5 /1 的 NＲ 复 合 材 料 分 别记为 1# 和 2# 试样。热重( TG) 分析 采用德国 Netzs